Dự báo khả năng khai thác và xâm nhập của nước mặn đến công trình khai thác nước thị trấn Phú Bài tỉnh Thừa Thiên - Huế.

TẠP CHÍ KHOA HỌC, Đại học Huế, Số 13, 2002<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> DỰ BÁO KHẢ NĂNG KHAI THÁC VÀ XÂM NHẬP <br /> CỦA NƯỚC MẶN ĐẾN CÔNG TRÌNH KHAI THÁC NƯỚC <br /> THỊ TRẤN PHÚ BÀI TỈNH THỪA THIÊN ­ HUẾ.<br />                                                                                                                Nguyễn Đình Tiến <br /> Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Để cung cấp nước cho nhu cầu sản xuất và sinh hoạt của thị trấn Phú Bài tỉnh  <br /> Thừa Thiên ­ Huế  giai đoạn từ  2004 đến 2030, huyện Hương Thuỷ và Công ty cấp  <br /> thoát nước Thừa Thiên ­ Huế kết hợp với Công ty tư vấn xây dựng, cấp thoát nước <br /> và môi trường ­ Vinaconex đã và đang tiến hành khoan Thăm dò ­ Khai thác nước <br /> dưới đất  ở  khu vực xã Thuỷ  Lương huyện Hương Thuỷ. Tầng chứa nước dự kiến  <br /> khai thác có chiều dày không lớn và vùng kế  cận nước của tầng đã bị  nhiễm mặn  <br /> một phần (phía bắc và phía đông của khu vực dự  kiến khai thác), nên có thể   ảnh <br /> hưởng cả về mặt trữ lượng lẫn chất lượng khi công trình đi vào khai thác. Chính vì  <br /> vậy việc dự  báo về  khả  năng khai thác và xâm nhập của nước mặn đến cuối thời  <br /> gian khai thác dự kiến là rất cần thiết, nhằm đánh giá những mặt thuận lợi và chưa  <br /> thuận lợi, từ đó có những cơ sở vững chắc để khắc phục những hạn chế có thể xảy <br /> ra.<br /> 1. Tổng quan công trình khai thác nước dưới đất:<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 51<br /> ­ Công trình thiết kế khai thác nước dưới đất trong 3 giếng cùng lưu lượng với lưu <br /> lượng khai thác mỗi giếng Qlk = 1670m3/ng, tổng lưu lượng khai thác Qt <br /> <br /> B G1<br /> <br /> <br /> GiÕng khai th¸c<br /> 87<br /> 0m<br /> N­íc mÆn<br /> 60<br /> 0m<br /> <br /> <br /> G4<br /> 30<br /> 500m m<br /> 30<br /> G3 TN1 0m<br /> 640m<br /> <br /> G2<br /> Quèc lé 1A<br /> <br /> <br /> <br /> §­êng S¾t §­êng « t«<br /> ThÞ trÊn Phó Bµi<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> =5000m3/ng <br /> Hình1: Sơ đồ tổng thể khu vực bãi giếng hệ thống cấp nước thị trấn Phú Bài<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> 52<br />  Chính   vì   vậy   Công   ty   tư   vấn   xây   dựng,   cấp   thoát   nước   và   môi   trường   ­ <br /> Vinaconex đã và đang tiến hành khoan Thăm dò ­ Khai thác 6 lỗ khoan, trong đó có 2  <br /> lỗ khoan khảo sát (TN1, TN2) và 3 giếng khai thác, 1 giếng dự phòng. (xem hình 1).<br /> ­ Tầng chứa nước khai thác là tầng chứa nước lỗ hổng Pleistocen, chúng phân  <br /> bố trên toàn bộ diện tích nghiên cứu. Thành phần thạch học chủ yếu là cuội, sạn, sỏi  <br /> thạch anh màu xám trắng. Chiều sâu phân bố so với mặt đất từ 33,4m ­ 39m. Bề dày  <br /> biến đổi từ  9m ­ 13,5m, trung bình 13m. Nước có áp lực. Phía trên tầng chứa nước <br /> được che phủ  bởi lớp cách nước trầm tích Holocen với diện phân bố  rộng khắp, <br /> thành phần thạch học là sét, bề dày khá lớn từ 11,5m ­ 14m.<br /> ­ Chất lượng nước trong khu vực khai thác đảm bảo, độ tổng khoáng hoá biến  <br /> đổi M = 0,502g/l ­ 0,729g/l, lớn nhất tại giếng G2 là M = 0,729g/l. Ranh giới mặn ­  <br /> nhạt cách công trình khai thác G2 là 750m.<br /> ­ Kết quả hút nước thí nghiệm khai thác các giếng khai thác cho kết quả: áp lực  <br /> H   =   34,30m  ­  37,55m.  Hệ   số   dẫn  nước  Km  =   750,89m 2/ng  ­  873,41m2/ng,   trung <br /> bình:763,20m2/ng . Hệ  số  truyền áp a = 2,519.106  m2/ng ­ 5,563m2/ng, trung bình: <br /> 9,556.106 m2/ng. (xem bảng 1).<br /> Bảng 1: Một số thông số ĐCTV của các công trình thăm dò ­ khai thác<br /> Số TT Công  Chiều  Số  Thời  áp lực Tỷ lưu  Hệ số  Hệ số  Tổng  Hàm <br /> trình dày  đợt  gian  H (m) lượng  dẫn  truyền áp khoáng  lượng <br /> tầng bơm bơm (l/s.m) nước a (m2/ng) hoá  NaCl <br /> (m) (giờ) Km  (g/l) (g/l)<br /> (m2/ng)<br /> 1 G1 13,50 1 80 35,30 5,089 763,20 9,556.106 0,502 0,281<br /> 2 G2 13,2 1 80 37,55 5,318 750,89 2,519.106 0,729 0,468<br /> 3 G3 9 1 72 34,30 5,466 873,41 5,563.107<br /> 4 TN1 11 35,27 0,593 0,409<br /> 2. Khả năng khai thác nước dưới đất:<br /> 2.1. Phương pháp nghiên cứu:<br /> ­ Do công trình thiết kế 4 giếng khoan khai thác trong đó 3 giếng sử dụng khai  <br /> thác và 1 giếng dự  phòng, ranh giới mặn ­ nhạt cách G2 là 750m và G1 là 1200m. <br /> Chính vì vậy để hạn chế sự xâm nhập mặn vào công trình có thể có 2 phương án tối <br /> ưu để  khai thác, nên chúng tôi sẽ  tính toán cho cả  2 phương án. Phương án 1: Khai <br /> thác 3 giếng G1, G2, G3, còn G4 dự phòng. Phương án 2: Khai thác 3 giếng G1, G3,  <br /> G4, còn G2 dự phòng.<br /> ­ Ở phía tây của khu vực nghiên cứu tầng chứa nước gặp khối cách nước hệ <br /> tầng Tân Lâm (D1tl), cách G3 là 2000m, nên chúng tôi sẽ  tính toán khai thác cho <br /> trường hợp tầng chứa nước bán vô hạn với chu vi không thấm nước đường thẳng. <br /> Phương pháp tính toán khai thác là phương pháp giếng lớn với 3 lỗ  khoan khai thác  <br /> bố trí theo diện tích. Công thức tính như sau:<br /> Skt = Sht +  Slk    (1)<br /> <br /> Skt: Trị số hạ thấp mực nước khai thác (m).<br /> 53<br />  Sht: Trị số hạ thấp mực nước do tác dụng của hệ thống suy rộng (m).<br /> <br /> Qt 1,13.a.t<br /> S ht Ln ( 2)<br /> 2. .Km Z 0 .R0<br /> Slk: Trị số hạ thấp mực nước bổ sung trong chính lỗ khoan (m).<br /> R0: Bán kính của giếng lớn với R 0   0,1.P (3) (P: chu vi của diện tích bố  trí  <br /> các lỗ khoan trong hệ thống diện tích).<br /> Z0: Khoảng cách từ tâm hệ thống đến ranh giới không thấm nước (m).<br /> Qt: Lưu lượng khai thác của hệ thống (m3/ng).<br /> QlK R<br /> S LK Ln ( 4)<br /> 2. .Km r0<br /> R: Bán kính dẫn dùng của miền ảnh hưởng của lỗ khoan, xác định theo công <br /> F<br /> R 0,47. (5)<br /> thức:<br /> F: Diện tích bố trí các lỗ khoan (m2).<br /> r0: Bán kính lỗ khoan khai thác (m).<br /> Qlk: Lưu lượng khai thác của một lỗ khoan (m3/ng).<br /> ­ Chỉ số hạ thấp mực nước cho phép:<br />  Scf = H ­ m/2   (6)<br /> H: áp lực tầng chứa nước (m);    m: Chiều dày tầng chứa nước khai thác (m).<br /> 2.2. Kết quả tính toán:<br /> * Phương án 1: Khai thác 3 giếng G1, G2, G3 đồng thời cùng lưu lượng.<br /> ­ Điều kiện ban đầu và điều kiện biên:<br /> Tầng chứa nước bán vô hạn với biên giới không thấm nước đường thẳng.<br /> Khoảng cách đến biên cách nước Z0 = 2000m.<br /> Hệ số dẫn nước trung bình Km = 763,20m2/ng.<br /> Hệ số truyền áp trung bình a = 9,556.106m2/ng.<br /> Các giếng khai thác cùng lưu lượng với Qlk = 1670m3/ng, Qt = 5000m3/ng.<br /> Thời gian khai thác t = 104ng.<br /> Bán kính của giếng lớn (bố trí theo diện tích công thức (3)) được R0 = 122m.<br /> Bán kính dẫn dùng miền  ảnh hưởng lỗ  khoan R, theo công thức (5) với F =  <br /> 23417m2, ta được R = 40,59m.<br /> Bán kính giếng khai thác r0 = 0,1365m.<br /> ­ Kết quả tính toán:<br /> Sử dụng công thức (2) và (4) với các điều kiện ban đầu và biên giới chúng tôi  <br /> tính được giá trị Sht = 13,56m và Slk = 1,98m. Như vậy chỉ số hạ thấp mực nước của  <br /> mỗi giếng sau 104 ngày khai thác liên tục theo (1) là SKT = 15,54m.<br /> Chỉ số hạ thấp mực nước cho phép tại các giếng khai thác theo (6) là: <br /> Giếng G1 có Scf = 28,55m.<br /> Giếng G2 có Scf = 30,95m.<br /> 54<br />  Giếng G3 có Scf = 29,80m.<br /> Qua so sánh SKT với Scf cho thấy SKT